沸水堆結構原理演示

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1、沸水堆結構原理演示20121511班組長：李凈松組員：梁曉龍，李永昶制作：李永昶沸水堆的發(fā)展歷程四個發(fā)展階段50—60年代采用帶蒸氣汽包和蒸氣分離器的雙重式循環(huán)；70年代取消蒸汽發(fā)生器采用直接循環(huán)；80年代采用堆內(nèi)型噴射泵；90年代采用堆內(nèi)型再循環(huán)泵。三次標準改進第一次在76—77年，第二次在78—80年，第三次在81—85年。三次改進后沸水堆的設計，安全性發(fā)生了較大的變化，成為了我們目前所研究的先進沸水堆。沸水堆簡介沸水堆是輕水堆的一種，沸水堆核電站工作流程是：冷卻劑（水）從堆芯下部流進，在沿堆芯上升的過程中，從燃料棒那里得到了熱量，使冷卻劑變成了蒸汽和水的混合物，經(jīng)

2、過汽水分離器和蒸汽干燥器，將分離出的蒸汽來推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。沸水堆是由壓力容器及其中間的燃料元件、十字形控制棒和汽水分離器等組成。汽水分離器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分開、防止水進入汽輪機，造成汽輪機葉片損壞。沸水堆所用的燃料和燃料組件與壓水堆相同。沸騰水既作慢化劑又作冷卻劑。沸水堆與壓水堆不同之處在于冷卻水保持在較低的壓力（約為70個大氣壓）下，水通過堆芯變成約285℃的蒸汽，并直接被引入汽輪機。所以，沸水堆只有一個回路，省去了容易發(fā)生泄漏的蒸汽發(fā)生器，因而顯得很簡單?？傊?，輕水堆核電站的最大優(yōu)點是結構和運行都比較簡單，尺寸較小，造價也低廉，燃料也比較經(jīng)

3、濟，具有良好的安全性、可靠性與經(jīng)濟性。它的缺點是必須使用低濃鈾，目前采用輕水堆的國家，在核燃料供應上大多依賴美國和獨聯(lián)體。此外，輕水堆對天然鈾的利用率低。如果系列地發(fā)展輕水堆要比系列地發(fā)展重水堆多用天然鈾50%以上。從維修來看，壓水堆因為一回路和蒸汽系統(tǒng)分開，汽輪機未受放射性的沾污，所以，容易維修。而沸水堆是堆內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽直接進入汽輪機，這樣，汽輪機會受到放射性的沾污，所以在這方面的設計與維修都比壓水堆要麻煩一些。以沸水堆為動力源的核電廠。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都有結構緊湊、安全可靠、建

4、造費用低和負荷跟隨能力強等優(yōu)點；它們都須使用低濃鈾，且須停堆換料。截至1996年底為止，全世界已運行的沸水堆有94座，總功率78285MW，占全世界已運行核電廠反應堆總數(shù)的21.7%和總功率的22.7%，僅次于壓水堆；在建的沸水堆有6座，總功率7320MW，占全世界在建核電廠反應堆總數(shù)的9.5%和總功率的14.1%。工作原理及主要特點來自汽輪機系統(tǒng)的給水進入反應堆壓力容器后，沿堆芯圍筒與容器內(nèi)壁之間的環(huán)形空間下降，在噴射泵的作用下進入堆下腔室，再折而向上流過堆芯，受熱并部分汽化。汽水混合物經(jīng)汽水分離器分離后，水分沿環(huán)形空間下降，與給水混合；蒸汽則經(jīng)干燥器后出堆，通往汽輪

5、發(fā)電機，做功發(fā)電。蒸汽壓力約為7MPa，干度不小于99.75%。汽輪機乏汽冷凝后經(jīng)凈化、加熱再由給水泵送入反應堆壓力容器，形成一閉合循環(huán)。再循環(huán)泵的作用是使堆內(nèi)形成強迫循環(huán)，其進水取自環(huán)形空間底部，升壓后再送入反應堆容器內(nèi)，成為噴射泵的驅(qū)動流。某些沸水堆用堆內(nèi)循環(huán)泵取代再循環(huán)泵和噴射泵。沸水堆的控制棒從堆底引入，原因是：①沸水堆堆芯上部蒸汽含量較多，造成堆芯上部中子慢化不足，這樣，堆芯熱中子通量分布不均勻，其峰值下移?？刂瓢粲啥研镜撞恳胗兄谡蛊街凶油棵芏?。②可以空出堆芯上方空間以安裝汽水分離器和干燥器。但控制棒自堆底引入后就不能在控制動力源喪失后靠重力自動插進堆芯

6、，因此沸水堆的控制棒驅(qū)動機構需非?？煽?，通常都采用液壓驅(qū)動，也有采用機械/液壓或電氣/液壓驅(qū)動。在后兩種設計中，機械或電氣驅(qū)動用于正?？刂啤？焖倬o急停堆則都用液壓驅(qū)動，且每個機構或每兩個機構配有一單獨的蓄壓器。反應堆的功率調(diào)節(jié)除用控制棒外，還可用改變再循環(huán)流量來實現(xiàn)。再循環(huán)流量提高，汽泡帶出率就提高，堆芯空泡減少，使反應性增加，功率上升，汽泡增多，直至達到新的平衡。這種功率調(diào)節(jié)比單獨用控制棒更方便靈活。僅用再循環(huán)流量調(diào)節(jié)就可使功率改變25%滿功率而不需控制棒任何運動。沸水堆不用化學補償（反應性）。燃耗反應性虧損除用控制棒外，還用燃料棒內(nèi)加Gd203可燃毒物進行補償。沸水

7、堆蒸汽直接由堆內(nèi)產(chǎn)生，故不可避地要挾帶出由水中16O原子核經(jīng)快中子（n，p）反應所產(chǎn)生的16N。16N有很強的輻射，因此汽輪機系統(tǒng)在正常運行時都帶有強放射性，運行人員不能接近，還需有適當?shù)钠帘?，?6N的半衰期僅7.13s，故停機后不久就可完全衰變，不影響設備檢修。沸水堆工作原理圖：沸水堆內(nèi)部結構圖沸水堆內(nèi)部結構圖先進沸水堆利用先進技術和成熟的經(jīng)驗，代表當今核電站發(fā)展水平。它與GE研制的前六代沸水堆(BWR1-BWR6)及歐洲沸水堆相比，就單相系統(tǒng)或設備的設計而言，在技術上沒有明顯的突破，但它集以往沸水堆技術及經(jīng)驗之大成,更符合先進輕水堆